Пластик в циркулярной экономике

Комаров С.М.
(«ХиЖ», 2018, №12)

pic_2018_12_08.jpg

Фото: С.Комаров

Циркулярная экономика — эта не та, что управляется циркулярами, а та, где большую часть выброшенных на свалку веществ используют повторно. Считается, что это и только это в рамках рыночной экономики способно как-то побороть девятый вал мусора (в нерыночной экономике такая проблема дополнительно к сбору вторсырья решается нормированием производства и потребления, отчего вал мусора просто не возникает). Для создания подобной экономики, если не прибегать к руководящим циркулярам, нужно использовать экономические стимулы. И такие стимулы имеются, более того, их уже применяют в РФ. Однако если идти прямо по пути замыкания цикла производство — потребление, можно ненароком попасть в беду, в данном случае нанести вред химической промышленности. Каковы ее перспективы в грядущей экономике циркулярного пластика?

Расширенная ответственность

В 2014 году были внесены поправки в отечественный закон об обращении с отходами. Эти поправки предполагали введение так называемого экологического сбора, который должны платить компании, завозящие в страну то, что станет мусором, либо сами его изготавливающие. Экологический сбор большей частью идет в местный бюджет и должен расходоваться на развитие предприятий по утилизации мусора. Есть и другой способ: компания сама или в союзе с коллегами организует сбор и утилизацию своего мусора. Такой мусор изымается из базы для расчета экологического сбора. Все это называется «расширенная ответственность производителя», и в конце 2018 года возникли жаркие споры о том, как же ее реализовать.

Компания платит сбор отнюдь не за весь изготовленный ею мусор, а по утвержденному нормативу. Например, если речь идет об упаковке, то в 2015 году норматив равнялся нулю, в 2016-м утилизировать надо было до 15% всей упаковки, получающейся в процессе производственной деятельности, а 2017-м — не менее 5 и не более 20%. То есть компаниям давали время на подготовку к реализации нового закона. Аналогично меняется и сама ставка сбора — в 2016 году ее установили на уровне 2378 рублей за тонну бумажной упаковки, 3844 рубля за тонну пластиковой и 2564 рубля за тонну стеклянной. Однако после 2019 года экологические сборы существенно вырастут. Так, пластиковая тара обойдется уже в 10 400 рублей за тонну.

Удивительно, но как стало понятно автору этих строк, побывавшему на специальном мероприятии «Экологические риски: где в России дышится легко», организованном ИД «Коммерсант» в Центре международной торговли 21 сентября 2018 года, за четыре года основные создатели той самой упаковки, которая вызывает наибольшее раздражение, — изготовители пива, прохладительных напитков, молочной продукции — оказались не готовы к такому развитию событий. Одни из присутствовавших на мероприятии представителей бизнеса сетовали, что законодательство несовершенно, заполнять циркуляры с типами упаковки сложно, можно нарваться на штрафы, и в такой ситуации придется переложить экологический сбор на потребителя — поднять цену. (Интересно, что адепты рыночной экономики всегда утверждали: цены при свободном, конкурентном рынке определяются совсем не затратами изготовителя, а платежеспособным спросом населения; тот же, у кого затраты слишком высоки, покидает рынок, освобождая место для более эффективного собственника.)

Другие говорили, что государство за четыре года не наладило систему раздельного сбора мусора, а им своими слабыми силами никак не получается выудить свои банки и бутылки из тех полиэтиленовых пакетов, которые население кидает в мусорный бак. Это при том, что система сбора всевозможных банок и бутылок давно и надежно отлажена с помощью закупочной или залоговой цены. Благодаря ей, например, в Стокгольме важной чертой городского пейзажа оказываются бомжи, бредущие по центральным улицам с огромными тюками из прозрачных пластиковых бутылок за спиной. Без всякой залоговой цены, а просто за счет наличия пунктов скупки металла в Москве и Подмосковье люди неплохо утилизируют алюминиевые баночки из-под напитков, да и прочий металлический мусор.

Третьи отмечали, что отделять пластики от прочего мусора не очень-то нужно — ведь мусорному заводу для сжигания нужны горючие материалы в составе мусора, а пластик как раз прекрасно поддерживает горение. А изготовители пластиковой упаковки вообще отмечали, что гонения на их товар лишены смысла и где бы мы были без одноразовой пластиковой упаковки. Для убедительности был показан французский комедийный ролик, в котором несчастный покупатель, лишенный привычных полиэтиленовых пакетиков, коробочек и поддончиков, вынужден насыпать натертый сыр себе в карман, наливать майонез в пригоршню или раскладывать аппетитные листики жамбона на рукаве. Предположение о том, что в такой ситуации, идя в магазин, можно прихватить с собой многоразовые металлические судки и стеклянные баночки, куда все эти товары прекрасно поместятся, как это было, например, при покупке развесной сметаны в советских магазинах, видимо, авторам ролика в голову не пришло.

Однако, как видно, намерения отечественного правительства весьма серьезны: в недалеком будущем значительная часть мусора, и прежде всего пластикового, будет — усилиями бизнеса или государства — все-таки отделена и отправлена на переработку. То есть серьезный шаг к замыканию производство — потребление пластика будет сделан. Отечественные аналитики еще не напрягли свою фантазию, чтобы оценить последствия для нефтехимии и химии вообще, а в мировом масштабе такая работа идет. Например, аналитический центр «Вуд Маккензи Лимитед» подготовил в сентябре 2018 года доклад «Пластик в циркулярной экономике: хорошие намерения при отсутствии решений», с помощью которого и мы попробуем разобраться в перспективах.


Пики потребления

Главный риск для химиков — добытчиков и переработчиков нефти и газа — состоит в том, что перед ними маячат два пика потребления. Первый — это пик использования ископаемых углеводородов для изготовления топлива. Есть мнение, что усилия борцов за охрану атмосферы от выбросов углекислого газа в конце концов увенчаются успехом и случится переход на альтернативную энергетику. А значит, доля угля, газа и нефти в энергобалансе планеты начнет уменьшаться безотносительно к проблеме исчерпания их запасов.

pic_2018_12_09-1.jpg

1. Мировое потребление угля

Нельзя сказать, что мнение это строго обосновано фактами. Вот, например, уголь еще раньше, чем началась активная фаза борьбы с углекислым газом, был заслуженно признан вредным топливом: при его сгорании из трубы летит сернистый газ, превращающийся в серную кислоту и выпадающий кислотным дождем, дым же оказывается источником загрязнения атмосферы бериллием, радиоактивными элементами вроде полония и урана, ртутью и другими тяжелыми металлами. Соответственно, в развитых странах в конце XX века стали переводить угольные электростанции на более дорогой газ. Однако в это же самое время начался и перевод промышленности из развитых стран в КНР и Юго-Восточную Азию. Стало быть, там резко выросла потребность в энергии, которую удовлетворили самым дешевым способом — за счет сжигания угля. И там его потребление стало расти более высокими темпами, чем сокращение потребления в США и странах Западной Европы (рис. 1). В итоге сжигание вредного угля как росло весь двадцатый век, так и продолжило это делать в двадцать первом, что уж тут говорить о газе, признанным чистым топливом, или нефти. Однако если рост потребления ископаемых углеводородов для энергетики пока неостановим, его скорость все-таки действительно снижается (рис. 2), и при большой фантазии можно соответствующие кривые вывести на плато в районе 2030 года. Так и получается предполагаемый пик потребления углеводородов для нужд энергетики.

pic_2018_12_09-2.jpg

2. Мировое потребление нефти на различные нужды (по данным «Вуд Маккензи Лимитед»)

Означает ли это кризис в отрасли? Никоим образом. Выпадающий объем заменит рост потребления в химической промышленности, который выглядит вполне стабильным. Тем не менее эта стабильность может оказаться весьма обманчивой, ведь некоторые аналитики указывают, что и тут возможны серьезные изменения, способные привести ко второму пику потребления. Это пик основной продукции органического синтеза — пластиков. В 2015 году суммарное производство шести основных пластиков (см. таблицу) составило 230 млн т от общего объема 269 млн т. да еще 53 млн т пошло на изготовление волокон. Причиной же возможного пика называют именно непримиримую борьбу, объявленную сделанной из них упаковке, ведь на ее изготовление идет 35—45% пластиков.


Главная упаковка

Защитники окружающей среды совершенно справедливо указывают, что просто так выбрасывать пластики нельзя, потому что вещества эти антропогенного происхождения и глубоко чужды природе. Стало быть, в естественный цикл круговорота веществ они никак не вписываются и создают многосотлетнее загрязнение природных ландшафтов и экосистем. Причем уже давно заметное невооруженным глазом, начиная от пакетиков и бутылок, разбросанных по лесам и полям вокруг любых населенных пунктов, от мелкой пластиковой крошки на поверхности воды у пляжей популярных курортов и заканчивая многосоткилометровой мусорной воронкой посреди Тихого океана (см. «Химию и жизнь», 2009, № 10). При этом основными объектами критики оказываются одноразовые пластиковые вещи, прежде всего упаковка, и соответственно, компании, применяющие ее. Очевидно, что, если критика возымеет свое действие, использование пластиков для упаковки сократится, а с ним и общее мировое производство таких пластмасс, как полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат и поливинилхлорид. То есть самых массовых. Насколько возможна такая перспектива?

Сама по себе пластиковая упаковка действительно чрезвычайно удобна, тут авторы упомянутого ролика совершенно правы. Более того, во многом благодаря ее широкому распространению в конце XX века мы обязаны тому многообразию продуктов, произведенных в самых разных концах света, которые вследствие глобализации рынков собираются на одной и той же полке супермаркета. В самом деле, совершенно невозможно себе представить, чтобы, скажем, йогурт из южно-тирольского Брюника во флягах (как это делали раньше со сметаной) привезли куда-нибудь в Неаполь и там разливали бы в стеклянные баночки покупателей: продукт за время долгого путешествия попросту испортится. А теперь — пожалуйста: этот йогурт, расфасованный в стерильные баночки из полипропилена, накрытый прочной фольгой, прекрасно совершает путешествия на тысячи километров, обеспечивая территориальное разделение труда. Стерильная упаковка, покрытая изнутри слоем водонепроницаемого полиэтилена, позволяет ввозить в Москву, на самый емкий рынок страны, молоко хоть из Белгорода, хоть из Сарапула, хоть из Омска. Упакованная в судки из вспененного полистирола или поливинлхлорида и покрытая полиэтиленовой пленкой курица или индейка также совершает безо всякого вреда для себя дальние путешествия. А значит, крепнут экономические связи, ускоряется оборот товаров и денег, страна, да и весь мир, получает стимулы для развития многих отраслей промышленности — сельского хозяйства, пищевой, химической, транспорта. Представить себе аналогичные путешествия еды в бумажной или стеклянной упаковке невозможно — первая ненадежна, вторая слишком тяжела. В общем, в США и Западной Европе — том самом золотом миллиарде, который потребляет больше всех остальных 6 миллиардов населения планеты, вместе взятых, и, стало быть, данные по нему дают наиболее общую картину,— сегодня в пластик упаковывают более половины всех товаров. За ним по распространенности следуют дерево и металл. При этом вес пластиков составляет всего 20% от общего веса упаковки, и этот показатель продолжает падать: материалы становятся лучше, и упаковку можно делать тоньше. То есть пластиковая тара не только увеличивает сохранность продуктов, снижая их производство, но и сокращает расход топлива на перевозку.

Отсюда следует простая и ясная мысль: отказываться от пластиковой упаковки дорого, да и не нужно. Поскольку население планеты растет, равно как и его благосостояние, растет как потребление товаров, так и потребность в пластике для их упаковки. Получается, что химическая промышленность надолго обеспечена заказами на производство пластиков, а газовики и нефтяники — на поставку сырья для них. Но смогут ли эти заказы покрыть возможное сокращение числа потребителей топлива из-за внедрения электромобилей и прочей альтернативной энергетики? И не повредят ли меры, направленные на замыкание экономики и переходу к использованию уже созданного вместо изготовления чего-то нового, то есть движения к экономике снижающихся оборотов Вальтера Штахеля (см. «Химию и жизнь», 2013, № 12)?


Хитрость переработки

На возможности переработки пластика сильно сказываются форма изделия и связанный с ней состав. С этой точки зрения есть две принципиально разные формы, которые принимает пластик: пленка и объемный предмет, та же бутылка. Объемные предметы собирать гораздо легче и выгоднее, чем пленку, особенно если они тяжелые: сборщику оплата идет по весу. Поэтому, как это ни парадоксально, чем тоньше стенки бутылки — а у современных бутылок для розлива негазированной воды они уже приблизились к толщине пластиковых пакетиков, — тем меньше у нее шансов попасть в переработку. В результате пластиковая канистра для молока оказывается экологически чище, чем картонный пакет — у канистры толстые стенки, а состоит она из одного типа пластика. То есть ее выгодно собирать и удобно перерабатывать. Пакет же многослойный, переработать его трудно, ведь картон покрыт алюминиевой фольгой и полиэтиленом. В ходе переработки получается так называемый полиалюминий — смесь металла и пластика, разделять которые невыгодно. Его используют как наполнитель для полиэтиленовых композитов. Пищевые пленки, на первый взгляд монолитные, могут на самом деле быть многослойными композитами, содержать минеральные наполнители, улучшающие барьерные свойства, или бактерицидные летучие добавки. Собирать такие пленки нерентабельно, перерабатывать, не зная состава, и вовсе трудно. Да и у технолога возникает головная боль — пленка забивает оборудование, и оно портится. В общем, все это приводит к тому, что упаковка в виде пленок (если это не отходы какого-то крупного производства) почти не поступает в переработку. Так, у полиэтилена, из которого в основном и делают пленки, уровень переработки мал — 10%.

pic_2018_12_11-1.jpg

3. Сбор ПЭТФ-бутылок в разных регионах мира (по данным «Вуд Маккензи Лимитед»)

А вот бутылки из ПЭТФ находятся в числе рекордсменов: в мире перерабатывают более 55% этого пластика, причем рекордсмены — японцы, китайцы и другие жители Азии — достигли уровня выше 80% (рис. 3). Однако 70% такого вторичного пластика идет на производство волокон, а в новые бутылки превращается не более 10%. Связано это с тем, что вторичный пластик сложно отмывать от загрязнений, а это важно, когда речь идет о контакте с пищей. Если же его отмыть, то вторичный пластик станет дороже первичного. Впрочем, и тут возникают проблемы с химическим составом: в пластик для бутылки могут добавить пигмент, чтобы вода казалась голубой, как бы родниковой, или просто сделать товар узнаваемым, скажем, зеленого цвета. Получится окрашенный композит. Можно улучшать механические или барьерные свойства какими-то наполнителями или другими полимерами. При переработке пластики с разными добавками будут перемешаны и получится проблема: состав материала — а это, как правило, пластиковые гранулы — оказывается переменным и, значит, свойства — цвет, прочность, температура размягчения и прочие — меняются от партии к партии. Технологу такое разнообразие свойств никак не доставляет радости. Неслучайно в Швейцарии, и не только в ней, строго соблюдают правило сортировки пластикового мусора по видам; например, ПЭТФ-бутылки отдельно, а полипропиленовые пробки к ним — отдельно. Есть даже сортировочные машины, которые разделяют раздробленные частицы пластика по их спектральным характеристикам. Впрочем, вряд ли это помогает полностью избежать как смешения разных полимеров, так и попадания в продукт переработки всевозможных наполнителей. Поэтому со временем стоит ожидать постепенного их накопления в пластике. Нечто похожее происходит со стальным ломом, в котором неизбежно накапливается медь из проводов — ее никаким металлургическим процессом не уберешь.

pic_2018_12_11-2.jpg

4. Прогноз роста производства первичного пластика четрырех основных видов — полипропилен, полэтилен высокого и низкого давления, полиэтилентерефталат — и их переработки (по данным «Вуд Маккензи Лимитед»)

Как бы то ни было, сегодня доля вторичного пластика составляет 10% от производства первичного (рис. 4). Усилия, предпринимаемые в мире, впрочем, ведут к росту сбора, сортировки и переработки такого мусора, и следствие — высокие темпы роста доли вторичного пластика: к 2025 году она должна в среднем составить уже 20%. В Европе эта цель уже достигнута. Так, у лидеров — Норвегия и Швеции — более 40% собранного пластика идет в переработку, остальные почти 60% — на получение энергии. Немного от них отстали ФРГ, Чехия, Ирландия и Испания, где на переработку отправляется более 30% пластика. При этом в Швейцарии, Австрии, ФРГ, Нидерландах и Швеции — где действуют запреты захоронения пластика на свалках – удается собрать почти весь полимерный мусор (рис. 5). В целом же в Европе (без СНГ и Сербии) в 2015 году сделали 60 млн т пластика при потребности 50 млн т, из них 27 млн т было собрано, а потом 8 млн т переработано, 12 млн т использовано для получения энергии, а 7 млн т– захоронено. Этот год считается переломным, поскольку количество переработанного пластика впервые превысила количество безвозвратно потерянного.

pic_2018_12_12.jpg

5. Использование пластикового мусора в странах ЕС+Норвегия и Швейцария. Рамкой отмечены страны, где запрещено захоронение пластика

Вовлечение в оборот вторичного пластика, несомненно, скажется на химической отрасли: скорость роста объемов производства первичного пластика замедлится и может даже упасть ниже скорости роста мирового ВВП. Однако это в процентах. А в абсолютных числах все просто замечательно для химиков: за четверть века, начиная с 2015 года, это производство вырастет более чем в два раза. Так что и переработка пластика никоим образом не приведет к снижению его использования и, стало быть, потребности в нефтегазовом сырье для его изготовления. Аналогично ситуация обстоит и с искусственными волокнами. Поскольку посевные площади под хлопок, лен, коноплю и прочие природные волокна не увеличиваются, а сокращаются из-за потребности в выращивании еды и эрозии почвы, спрос на искусственные волокна может только расти. Хоть доля волокон, выпускаемых из переработанных бутылок, и будет расти, однако это никак не покроет общий рост потребности в тканях: без новых искусственных волокон не обойтись. Ну и конечно же низкие нефтяные цены — вот то проклятье, что мешает развитию всяческих природоохранных инициатив, в частности по использованию вторичных пластиков.

Таким образом, аналитики явно намекают, что замкнуть цикл производство — потребление пластиков в обозримом будущем нам никак не удастся в силу объективных причин, а не злой воли воротил химического бизнеса. То есть циркулярный пластик, подобно радуге, будет служить нам указанием цели, отодвигающейся по мере приближения к ней.

Неужели все так безнадежно и нам теперь всегда жить в пластиковом мире, засоренном одноразовой негниющей упаковкой? Не совсем так, при разумной постановке дела некоторая надежда все-таки есть. Ведь смогли же японцы и китайцы если не зациклить производство — потребление ПЭТФ-бутылок, то хотя бы почти полностью собирать эти бутылки и использовать для изготовления одежды. И швейцарцы научились собирать весь пластиковый мусор — на свалке у них пластика нет (рис. 5).

Видимо, для того чтобы облегчить задачу сбора и переработки пластика, нужны меры регулирования, которые позволят унифицировать пластиковую тару, снизить разнообразие применяемых полимеров, отказаться от использования цветных пигментов, сделать выгодной ее сбор и переработку. Ну а ту тару, что собирать и перерабатывать трудно, прежде всего всякие пленки, мелкие банки, одноразовую посуду и прочее, нужно с помощью циркуляров сделать биоразлагаемой. То есть запретить ее изготовление из полиэтилена, полипропилена и других «нефтегазовых» полимеров. Такая упаковка будет стоить дороже, но зато мир станет чище, а пластик получит шанс стать циркулярным не на жалкие несколько процентов, как планируется к 2035 году, а на десятки.


Таблица 1. Куда в основном идет пластик и как его перерабатывают

Пластик, обозначение

Мировой объем производства, млн т
(2015 год)

Исходное использование

Использование после переработки

ПЭТФ, поли-этилентере-фталат, PET

20

Бутылки для газировки, бутыли для питьевой воды, баночки для масла и варенья, бытовой химии, контейнеры для свежей пищи

Бутылки, волокна, автомобильные бамперы, грузовые стропы

Полиэтилен низкого давления, PE-HD

41

Водопроводные трубы, игрушки, пакеты и бутылки для молока, бутылки для воды, бытовой химии, всевозможные пакеты


Оборудование для детских площадок, садовая мебель, емкости для моющих средств, пакеты для мусора, трубы, композитные доски

ПВХ, поли-винил-

хлорид, PVC

42

Клеящиеся пленки для непищевой продукции, изоляция для кабелей, жесткие трубы, оконные рамы, покрытия для полов, поддоны для замороженных продуктов

Пакеты, канцтовары, трубы, автодетали, непищевая упаковка, сайдинг и другие элементы отделки зданий

Полиэтилен высокого
давления, PE-LD

47

Упаковка для замороженной еды, гибкие бутылки, всевозможные пленки и пакеты, гибкая упаковка для пищи

Мешки для мусора, пластиковые почтовые пакеты, трубы, геомембраны, композитные доски

Полипропилен, PP

62

Упаковка продуктов для использования в микроволновке, баночки для йогурта, крышки для пластиковых бутылок, пищевая пленка, одноразовая посуда, трубы систем отопления и водопровода, ящики и другая тара

Ящики и другая тара, трубы и строительные детали, пластиковая мебель, садовый инструмент

Полистирол, PS

19

Коробочки для яиц, поддоны и прочая упаковка из вспененного пластика, строительная теплоизоляция, одноразовая теплоизолирующая посуда

Электровыключатели, подносы, вешалки.

Сайдинг и другие элементы отделки зданий

Другое

О


Например, поликарбонат. Из этого твердого, но хрупкого материала делают многочисленные контейнеры для салатов, сыров, пирожных и прочих развесных продуктов, бутыли для воды, листы для теплиц и навесов

Добавка до 20% в первичный поликарбонат




Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 12/2018) на с. 8 — 12.

Разные разности

09.01.2019 10:00:00

…на Марс совершила посадку первая геофизическая обсерватория InSight, представители NASA заявляют, что работы будут протекать по плану...

…человек может наследовать митохондрии не только от матери, но также от отца, и это бывает причиной патологий...

…возраст образцов наскальной живописи на острове Борнео — не менее 40 тыс. лет; на сегодня это самые древние изображения...


>>
29.12.2018 10:00:00

Исследователи решили проверить, как влияет серьезность обвинения на настроение присяжных. Оказалось, что чем тяжелей и отвратительней преступление, тем с большей вероятностью присяжные признают человека виновным, хотя улики могут быть одинаково весомыми.

>>
28.12.2018 10:00:00

Зашумленность океана растет. Японские исследователи выясняли, как к этому относятся киты. То, что шум для них источник стресса, известно давно, однако важно понять, чем именно он мешает китам.

>>
03.12.2018 18:00:00

...космическая система обнаружения дневных астероидов позволит в течение 5 лет выявить не менее 3000 астероидов размером более 10 м...

...Управление по контролю продуктов и лекарственных препаратов США одобрило новый противогриппозный препарат с иным механизмом действия, чем у тамифлю и других; препарат называется ксофлюза...

...исследованы с помощью фМРТ процессы в мозге собаки, когда она слышит знакомые и незнакомые человеческие слова...


>>
30.11.2018 10:00:00

Исследователи из Индианского университета обнаружили способ выделить себя среди производителей крафтового пива: надо объявить себя зеленым пивоваром. То есть таким, который борется за экономию энергии и сохранение окружающей среды.

>>